Hmm, tuossa on kyllä ajatusta, mutta ihan niin tuo ei ratkea, käsittääkseni, tai siis vaatii pientä argumentoinnin täsmennystä... Toki f(z) ei ole bijektio, mutta tuo neliöjuurifunktio voitiin määritellä kuitenkin koko kompleksitasossa, eli jos w = f(z) =z2 niin on olemassa funktio \(g:\mathbb{C}\to\mathbb{C}\) siten, että f(g(w))=w ja tämä g on siis se neliöjuurifunktio. Kuitenkaan tälle funktiolle ei päde se g(w1w2) = g(w1) g(w2) aina.
Totta, että lyhyt toteamukseni ei ratkaise varsinaista ongelmaa, jonka esitit. Mutta imaginaariyksikön määritelmästä i2 = -1 on hyvä lähteä. Määritelmästä seuraa, että \( \pm i = \sqrt{-1}\), missä ± on ongelmallinen.Disputator kirjoitti: ↑11 Syys 2023, 15:24Hmm, tuossa on kyllä ajatusta, mutta ihan niin tuo ei ratkea, käsittääkseni, tai siis vaatii pientä argumentoinnin täsmennystä... Toki f(z) ei ole bijektio, mutta tuo neliöjuurifunktio voitiin määritellä kuitenkin koko kompleksitasossa, eli jos w = f(z) =z2 niin on olemassa funktio \(g:\mathbb{C}\to\mathbb{C}\) siten, että f(g(w))=w ja tämä g on siis se neliöjuurifunktio. Kuitenkaan tälle funktiolle ei päde se g(w1w2) = g(w1) g(w2) aina.
Voidaan valita g siten, että g(-1) = i tai g(-1) = -i, se on sopimusasia, mun kaavani yllä käytti sopimusta g(-1) = i, mutta tuo kaava g(w1w2) = g(w1) g(w2) ei päde aina edes valinnalla g(-1) = -i. Tein epähuomiossa tuon valinnan g(-1) = i, mainitsin vain tuon haaran valinnan, sorry epäselvästä kuvailusta.
edit: vähän korjailtu
QS kirjoitti: ↑11 Syys 2023, 22:28Totta, että lyhyt toteamukseni ei ratkaise varsinaista ongelmaa, jonka esitit. Mutta imaginaariyksikön määritelmästä i2 = -1 on hyvä lähteä. Määritelmästä seuraa, että \( \pm i = \sqrt{-1}\), missä ± on ongelmallinen.Disputator kirjoitti:
... Toki f(z) ei ole bijektio, mutta tuo neliöjuurifunktio voitiin määritellä kuitenkin koko kompleksitasossa, eli jos w = f(z) =z2 niin on olemassa funktio \(g:\mathbb{C}\to\mathbb{C}\) siten, että f(g(w))=w ja tämä g on siis se neliöjuurifunktio. Kuitenkaan tälle funktiolle ei päde se g(w1w2) = g(w1) g(w2) aina.
Voidaan valita g siten, että g(-1) = i tai g(-1) = -i, se on sopimusasia, mun kaavani yllä käytti sopimusta g(-1) = i, mutta tuo kaava g(w1w2) = g(w1) g(w2) ei päde aina edes valinnalla g(-1) = -i. Tein epähuomiossa tuon valinnan g(-1) = i, mainitsin vain tuon haaran valinnan, sorry epäselvästä kuvailusta.
edit: vähän korjailtu
Yhtälön w=z2 vasen puoli voidaan kirjoittaa \(w=re^{i\phi}\), mihin lisätään ehto r ≥ 0 ja ϕ ∈ (−π, π].
On kuitenkin kaksi ratkaisua
\(z=+\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\) ja
\(z=-\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\),
jotka toteuttavat yhtälön silloinkin, kun ehdot r ≥ 0 ja ϕ ∈ (−π, π) ovat voimassa. Näistä \( +\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\) on positiivisella imaginaariakselilla, ja \(-\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\) negatiivisella.
Tämä on nähdäkseni oikein päätelty, ei siinä mitään ole mulla huomauttamista, kun haarat ja funktiot asetetaan kuten teit.QS kirjoitti:Funktion \(g(w)=\sqrt w\) päähaara on kuvaus
\(re^{i\phi} \rightarrow +\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}, r>0,\phi\in (-\pi,\pi)\).
Tässä siis \(w \in \mathbb{C} \backslash(-\infty,0]\). Kompleksiluku w=-1 ei ole tässä haarassa, mutta w=1 on. Ei voida kirjoitaa \(\sqrt{(-1)(-1)} = \sqrt{1}\), koska vasemman puolen -1 ja oikean puolen 1 ovat eri haaroissa. Sen sijaan pitäisi kirjoittaa
\(\sqrt{(-1)(-1)}\)
\(=\sqrt{-1} \sqrt{-1} \)
\(=\sqrt{e^{i\pi}} \sqrt{e^{i\pi}} \)
\(=(-\sqrt{1} \, e^{\frac{i\pi}{2}})(-\sqrt{1} \, e^{\frac{i\pi}{2}}) \)
\(= (-i)^2=-1\).
Joo, huomasit olennaisenkin virheen. Mulla jäi jälkimmäiseen määritelmä r > 0 ja ϕ ∈ (−π, π), kun jouduin kertaamaan miten nämä haarat ylipäänsä menee. Lähteen punaisena lankana oli kai juurikin tutkia onko funktio analyyttinen. Sitten palasin alkuperäiseen ajatukseeni, ja meni nuo välit miten sattuu.Disputator kirjoitti: ↑13 Syys 2023, 18:15QS kirjoitti: ↑11 Syys 2023, 22:28Totta, että lyhyt toteamukseni ei ratkaise varsinaista ongelmaa, jonka esitit. Mutta imaginaariyksikön määritelmästä i2 = -1 on hyvä lähteä. Määritelmästä seuraa, että \( \pm i = \sqrt{-1}\), missä ± on ongelmallinen.Disputator kirjoitti:
... Toki f(z) ei ole bijektio, mutta tuo neliöjuurifunktio voitiin määritellä kuitenkin koko kompleksitasossa, eli jos w = f(z) =z2 niin on olemassa funktio \(g:\mathbb{C}\to\mathbb{C}\) siten, että f(g(w))=w ja tämä g on siis se neliöjuurifunktio. Kuitenkaan tälle funktiolle ei päde se g(w1w2) = g(w1) g(w2) aina.
Voidaan valita g siten, että g(-1) = i tai g(-1) = -i, se on sopimusasia, mun kaavani yllä käytti sopimusta g(-1) = i, mutta tuo kaava g(w1w2) = g(w1) g(w2) ei päde aina edes valinnalla g(-1) = -i. Tein epähuomiossa tuon valinnan g(-1) = i, mainitsin vain tuon haaran valinnan, sorry epäselvästä kuvailusta.
edit: vähän korjailtu
Yhtälön w=z2 vasen puoli voidaan kirjoittaa \(w=re^{i\phi}\), mihin lisätään ehto r ≥ 0 ja ϕ ∈ (−π, π].
On kuitenkin kaksi ratkaisua
\(z=+\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\) ja
\(z=-\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\),
jotka toteuttavat yhtälön silloinkin, kun ehdot r ≥ 0 ja ϕ ∈ (−π, π) ovat voimassa. Näistä \( +\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\) on positiivisella imaginaariakselilla, ja \(-\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}\) negatiivisella.
Kyllä, näin se menee. Tuossa toki pitää olla erikoistapauksessa \( \phi=\pi\), jotta nuo juuret ovat imaginaariakselilla.
Tämä on nähdäkseni oikein päätelty, ei siinä mitään ole mulla huomauttamista, kun haarat ja funktiot asetetaan kuten teit.QS kirjoitti:Funktion \(g(w)=\sqrt w\) päähaara on kuvaus
\(re^{i\phi} \rightarrow +\sqrt r \, e^{i\frac{\phi}{2}}, r>0,\phi\in (-\pi,\pi)\).
Tässä siis \(w \in \mathbb{C} \backslash(-\infty,0]\). Kompleksiluku w=-1 ei ole tässä haarassa, mutta w=1 on. Ei voida kirjoitaa \(\sqrt{(-1)(-1)} = \sqrt{1}\), koska vasemman puolen -1 ja oikean puolen 1 ovat eri haaroissa. Sen sijaan pitäisi kirjoittaa
\(\sqrt{(-1)(-1)}\)
\(=\sqrt{-1} \sqrt{-1} \)
\(=\sqrt{e^{i\pi}} \sqrt{e^{i\pi}} \)
\(=(-\sqrt{1} \, e^{\frac{i\pi}{2}})(-\sqrt{1} \, e^{\frac{i\pi}{2}}) \)
\(= (-i)^2=-1\).
Mutta. Tuo päähaaran ja sen toisen haaran määritely on joskus monella tapaa hieman horjuvaa, sullakin on yllä tuo ehto r ≥ 0 ja ϕ ∈ (−π, π] ja toisella rivillä r > 0 ja ϕ ∈ (−π, π). Toisessa siis tuo kulma ϕ kuuluu avoimeen väliin ja toisella puoliavoimeen väliin. Jos käyttää tuota avointa väliä kulmalle eli ϕ ∈ (−π, π), jää silloin \(\sqrt{-1}\) kokonaan määrittelemättä, käyttää sitten tuolla kulmavälillä päähaaraa tai sitä toista haaraa, joten mun kysymys ei ole silloin edes mielekäs!
Myös se neliöjuurifunktio (päähaara tai toinen) ei ole määritelty kaikilla kompleksiluvuilla \(w\in \mathbb{C}\), mikä oli mulla se olettamus, koska negatiivisen reaaliakselin neliöjuuret jäävät määrittelemättä.
Mutta jos käyttää sitä toista antamaasi määritelmää, missä ϕ ∈ (−π, π] ja r ≥ 0, niin silloin \(\sqrt{-1}\) = i päähaaralle ja \(\sqrt{-1}\) = -i sille toiselle haaralle. Nyt se mun kysymys on mielekäs.
Luultavasti määritelmää r > 0 ja ϕ ∈ (−π, π) suositaan silloin, kun ollaan kiinnostuneita neliöjuurifunktion analyyttisyydestä ja jatkuvuudesta. Noilla spekseillä päähaara (tai se toinen) on derivoituva kun r>0 eli päähaaraneliöjuuri on analyyttinen funktio ja siis myös jatkuva. Se on myös jatkuva, kun r = 0, mutta ei derivoituva. Käyttäen arvoja ϕ ∈ (−π, π] ja r ≥ 0, ei nyt määritelty päähaarafunktio ole edes jatkuva, kun ϕ = π ja siten ei analyyttinen (kun ϕ = π), mutta silloin tuo (päähaara/toinen haara) neliöjuuri on määritelty kaikilla kompleksiluvuilla \(w\in \mathbb{C}\), tämä on kai sitten sellainen algebrallisempi määritelmä, kun ei vaadita, että saadut lausekkeet olisivat analyytisiä funktioita, kun edellinen olisi analyysin määritelmä tms.
Joo, onhan tuossa nyt taas mulla pilkunviilausta. Tuohon ylläolevaan kannattaa suhtautua ns. varauksella, koska mun pitää aina opiskella tämä neliöjuuriasia uudestaan ja uudestaan, koska tuollaiset unohtuu helposti.
Lisäksi, boldaukset tuossa mun tekstissä näyttää vaan niin hienolta, etten voinut vastustaa kiusausta käyttää niitä..
edit: lisätty pieni detalji.
Tämä on kyllä sellainen hieman sotkuinen aihe, varsinkin jos ei päivätyökseen laske kompleksilukujen neliöjuuria. Minä olen monta kertaa kerrannut nämä asiat uudestaan ja uudestaan. Kompleksiluvut ja niiden erilaiset funktiot ovat kyllä mielenkiintoisia, koska monet reaalifunktiot yleistyvät kompleksialueelle sellaisenaan, esimerkiksi sin w ja cos w ja exp w jne. Joku reaalisen kulman kosini on ihan ymmärrettävä geometrisesti, mutta joku cos w tms.
Mulla painunut jo muistin takimmaisiin nurkkiin nämä. Jos nyt pitäisi ilman kertaamista ja lähteitä rakentaa alusta alkaen, niin tekemättä jäisi multa. Kompleksianalyysi on kieltämättä kiehtova matematiikan haara (joo, haara) ja tärkeä. Ja Riemannin pinnat! Jos herra Riemann tietäisi miten upesti nuo saa tietokoneella visualisoitua, niin olisi haltioissaan. Samoja pintoja, mitä hänen aivonsa ajattelivat sulkakynän voimin.Disputator kirjoitti: ↑13 Syys 2023, 19:55...
Pointti on se, että a priori merkinnät \(\sqrt{w}\) ja w1/2 viittaavat eri asioihin, joten määrittely-yhtälöni ei ole suoraan yhtensopiva. Siis jos vasen puoli määritellään oikean puolen avulla, niin onko heti selvää, että tuo vasemmanpuolinen otus on sama kuin aikaisempien viestien neliöjuuret. On se, mutta mutta tämän yhteyuden rakentamiseen vaaditaan taas sitten kompleksisen eksponenttifuntion ja sen "käänteisfunktion" log kanssa pelaamista ja räpläämistä.